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Pró-reitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza Atividade Prática de Instrumentação Eletrônica Experiência 1: Amplificador Inversor 1. OBJETIVO Essa atividade tem como intuito colocar em prática os conceitos de amplificadores operacionais (Amp-Op) abordados na disciplina de Instrumentação Eletrônica e projetar um amplificador inversor. Além de aprender a realizar caracterização elétrica de circuitos utilizando instrumentos de medição. 2. MATERIAL UTILIZADO Componentes Quantidade Material Utilizado Kit 1 Amp Op LM358 ou LM741 Boole vários Resistores Edison Equipamentos / Ferramentas (kit) Quantidade Descrição Kit 1 Osciloscópio / Analisador Lógico Boole 1 Multímetro Edison 1 Fonte simétrica Edison 1 Protoboard Edison 1 Gerador de funções Boole Termo de responsabilidade (Disclaimer): Os danos que os dispositivos e componentes possam vir a sofrer por falta de leitura dos documentos aqui indicados e cumprimento das recomendações contidas nos mesmos são de total responsabilidade do aluno. Pró-reitoria de EaD e CCDD 2 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza Diagrama de pinos do amplificador operacional LM358 LM741 - Vcc / Pró-reitoria de EaD e CCDD 3 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza 3. INTRODUÇÃO O amplificador operacional (Amp Op) tem esse nome porque inicialmente foi projetado para realizar operações matemáticas com o sinal (ou sinais) de entrada (computação analógica). Desde sua criação passou por inúmeras melhorias, ganhando assim posição de destaque executando as mais variadas funções com um único circuito integrado e poucos componentes externos. Estude as Aulas Práticas no AVA e siga exatamente as dicas de montagem dos circuitos. 4. PROJETO Dado o circuito da figura 1, projeto os valores dos resistores para que o amplificador inversor tenha um ganho AV = - último número do RU do aluno (exemplo RU 1122334, Av será igual a -4; se o último número for 0 ou 1 adotar o número 3). Sendo o ganho (AV) dado pela equação: 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 = − 𝑅2 𝑅1 Adote o resistor 𝑅1 (entre 1kΩ e 3,3kΩ) e calcule 𝑅2 em função dele. Para os resistores calculados adotar o resistor de valor comercial mais próximo, exemplo: se o resistor calculado foi de 3kΩ, adotar 2,7kΩ ou 3,3kΩ (não tem problema em adotar um ou o outro). Recalcule o ganho de tensão utilizando os valores comerciais dos resistores adotados e coloque este valor na Tabela 1. Figura 1: Amplificador inversor. Neste esquema, os terminais de alimentação do circuito não são mostrados. Pró-reitoria de EaD e CCDD 4 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza Segue abaixo um exemplo de como montar o circuito utilizando o LM358. Figura 2: Amplificador inversor montado na protoboard utilizando o LM358. Todos os terras (ou GND) do circuitos deverão estar conectados entre si, fazendo com que não tendo nenhuma diferença de potencial ou corrente de fuga entre eles. Observe na figura 2 que o ponto central da bateria (terra) está conectado ao terra do gerador de funções e assim, neste ponto será conectado a ponta de prova do terra do osciloscópio (conector do tipo jacaré). LM358 Pró-reitoria de EaD e CCDD 5 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza 5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Utilize o LM358 para a montagem do circuito, caso não tenha este CI, substitua pelo LM741. Observe que os dois CIs possuem terminais diferentes. 2. Verifique os terminais do circuito integrado (CI) e monte o circuito da Figura 1. Certifique-se que a (ou as) fonte de alimentação e o terminal terra estão nos pinos corretos. 3. Conecte a fonte simétrica ao CI, sendo +12 V no terminal do +Vcc e -12V no terminal -Vcc. 4. Ajuste o Gerador de Funções para fornecer um sinal senoidal de 500mV de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência aproximada de 1kHz. 5. Coloque este sinal na entrada do amplificador como mostra a Figura 1 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída. a. A ponta de prova do Canal 1 do osciloscópio deverá ser colocada como indicado nas figuras acima. Os terminais terra das duas pontas deverão ser colocados no terra do circuito. b. Mostre em um gráfico os sinais de entrada e saída. De preferência coloque um print da tela do osciloscópio. Os sinais deverão ficar parecidos com os mostrados na Figura 3, levando em conta que o ganho vai ser diferente para cada aluno. c. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 e preencha a Tabela 1. d. Varie o formato, amplitude, forma de onda (quadrada, triangular, dente de serra) e frequência do sinal de entrada e verifique o sinal de saída. A resposta do sistema é linear? Porque? Pesquise. e. Aumente a amplitude do sinal de entrada para 10V pico a pico. O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Porque? Pesquise. f. Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado. Pode ser ligeiramente diferente, explique porque. Pró-reitoria de EaD e CCDD 6 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza Figura 3: Sinais de entrada e saída do amplificador inversor. O sinal de saída está invertido porque o amplificador é inversor e tem ganho negativo. Tabela 1: Ganho do amplificador inversor. AVcalculado − 𝑹𝟐 𝑹𝟏 AVmedido 𝒗𝒐 𝒗𝒊 6. DESENVOLVIMENTO ✓ Elaborar um relatório deste experimento utilizando o modelo de relatório fornecido no AVA ✓ Este relatório deverá conter todos os itens solicitados, como objetivo, introdução, fundamentação teórica, metodologia, resultados e conclusões e referenciais bibliográficos. ✓ Incluir fotos dos circuitos, telas de captura das formas de onda e demais resultados obtidos com o osciloscópio ✓ Apresentar todos os cálculos do projeto e demais itens solicitados neste roteiro de procedimentos Pró-reitoria de EaD e CCDD 7 Disciplina de Instrumentação Eletrônica Prof. Ma. Viviana Raquel Zurro Prof. Dr. Felipe Neves Souza ANEXO 1 Caso o gerador de função apresente uma componente DC na saída, conecte um capacitor de 1µF ou 10µF em série com a fonte. O capacitor irá funcionar como um filtro DC, corrigindo o sinal. Experiência 01:
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